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NOUVELLES
médecine/sciences 2001 ; 17 : 230-1
C
omment bloquer l’apoptose des ovocytes ?
Dès la naissance, les ovaires des mam-mifères femelles contiennent déjà toutes leurs cellules germinales ou ovocytes, mais sous forme immature, bloquées en prophase de la première division méiotique. Après la puberté, périodiquement, quelques ovocytes finiront leur méiose et deviendront des gamètes prêts à être fécondés. Cependant, la majorité d’entre eux dégénéreront avant leur maturation (atrésie folliculaire). La sénescence ovarienne ou ménopause apparaîtra lorsque la totalité des ovocytes sera détruite [1].
Le traitement des jeunes femmes atteintes de cancer se révèle être pro-blématique du fait de l’extrême sen-sibilité des ovocytes. Par exemple, le traitement de leucémies par irradia-tion corporelle totale ou par la com-binaison d’une chimiothérapie et d’une radiothérapie avant transplan-tation de moelle osseuse, provoque la destruction des réserves d’ovocytes et, par conséquent, entraîne la stéri-lité de respectivement 80 % et 99 % des jeunes patientes pubères [2]. Afin d’éviter le traumatisme engen-dré par cette ménopause post-théra-peutique, il apparaît donc nécessaire de préserver les ovocytes et leurs fonctions biologiques.
Récemment, l’équipe de Jonathan Tilly a démontré que la dégénéres-cence des ovocytes est due à un pro-cessus de mort programmée, ou apoptose, impliquant la protéine Bax, un membre de la famille Bcl-2 [3] ainsi que la protéase Caspase-2 [4]. Même s’il est possible de bloquer l’apoptose en agissant sur ces pro-téines, il semble toutefois préférable d’intervenir dès les premières étapes de la cascade moléculaire conduisant à l’apoptose des ovocytes.
Les travaux menés par le groupe de Richard Kolesnick ont démontré que les radiations ionisantes et certains agents utilisés dans les chimiothéra-pies déclenchaient l’apoptose de
cel-lules de différentes lignées soma-tiques en provoquant la synthèse rapide de céramide ([5] et m/s 1999, n° 11, p. 1323). Ce sphingolipide membranaire est issu soit de l’hydro-lyse du substrat sphingomyéline par la sphingomyélinase acide (SMPD-1 ou ASMase), soit de sa synthèse de novo par la céramide synthétase (figure 1)
Les efforts conjoints de ces deux équipes ont permis de montrer que l’hydrolyse de la sphingomyéline est directement impliquée dans la voie
de transduction induisant l’apoptose ovocytaire [6]. L’étude histomorpho-métrique révèle que les ovaires des souris âgées de 4 et 42 jours, défi-cientes pour le gène codant pour la sphingomyélinase acide (asmase–/–), contiennent un plus grand nombre de follicules (ovocyte entouré de cel-lules folliculaires formant le stratum granulosum) que ceux des souris sau-vages (asmase+/+). Afin de déterminer la cause de ce phénomène, les cel-lules germinales de souris asmase+/+et
asmase–/– âgées de 13 jours et demi,
Palmitoyl CoA + Sérine
3 - kétosphinganine Sphinganine Dihydrocéramide Sphingomyéline Céramide synthétase Sphingomyélinase Céramidase Sphingosine Sphingosine 1-phosphate Sphingosine kinase Céramide synthétase Sphingosine 1-phosphate phosphatase Dihydrocéramide saturase Sphingomyéline synthétase réductase Sérine palmitoyltransférase Céramide 3-kétosphinganine
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Figure 1. Métabolisme du céramide et de la sphingosine 1-phosphate. Le
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ont été isolées et mises en culture. Incubés dans un milieu minimum (c’est-à-dire sans hormone de crois-sance) pendant 72 heures, plus de 85 % des ovocytes asmase+/+ meurent par apoptose contre seulement moins de 30% des ovocytes asmase–/–. De même, à la différence des cellules germinales sauvages, les ovocytes mutants ne sont pas sensibles à la drogue anticancéreuse doxorubu-cine. Enfin, la microinjection de l’ADN recombinant du gène asmase sauvage dans les ovocytes asmase–/– traités par la doxorobucine restaure le phénotype sauvage, et le traitement préalable des cellules asmase+/+par un inhibiteur de la céramide synthétase, la funomisine B1, n’empêche pas l’apoptose. Ces résultats démontrent que c’est bien l’augmentation de l’hydrolyse de la sphingomyéline en céramide (et non pas la synthèse de novo de céramide) qui est respon-sable de l’apoptose des ovocytes. Le céramide peut aussi être métabo-lisé en sphingosine puis en sphingo-sine 1-phosphate (S 1-P) (figure 1) qui, contrairement au céramide, inhibe l’apoptose provoquée par différents stress. Il agit soit comme un second messager intracellulaire permettant la prolifération et la survie des cellules, soit en tant que ligand des récepteurs membranaires edg (pour endothelial differentiation gene) qui sont associés aux protéines Gi et stimulent la voie
de survie cellulaire dépendante des protéine kinases de la famille MAPK [7]. Dans notre modèle expérimental ex vivo, les ovocytes asmase+/+ traités avec des doses croissantes de sphingo-sine 1-phosphate deviennent aussi résistants à l’apoptose que les ovo-cytes asmase–/–. Cet effet est spécifique de la sphingosine 1-phosphate, son dérivé, le dihydrosphingosine 1-phos-phate n’ayant pas cette propriété. De plus, la préincubation des ovocytes en présence de la toxine extraite de Bor-detella pertussis, inhibiteur des récep-teurs edg, n’abolit pas l’effet protec-teur de la sphingosine 1-phosphate. Il apparaît donc que le rôle anti-apopto-tique de ce métabolite n’est pas dû à l’activation de la voie de transduction des récepteurs edg mais plutôt à l’équilibre métabolique intracellu-laire entre la sphingosine 1-phos-phate et le céramide.
Qu’en est-il de l’effet pharmacolo-gique in vivo de la sphingosine 1-phosphate lors d’une thérapie anti-cancéreuse ? Pour répondre à cette question, nous avons injecté ce com-posé directement dans les bourses ovariennes de souris, 2 heures avant une irradiation corporelle totale de 10 cGy. Deux semaines après l’irra-diation, l’étude histologique montre que les ovaires non traités par la sphingosine 1-phosphate sont très fortement endommagés et sont le siège d’une importante atrésie folli-culaire. En revanche, les ovaires qui ont été traités par la sphingosine 1-phosphate sont sains et contiennent la même quantité de follicules que celle de souris non irradiées. De plus, des études de fécondation in vitro nous ont permis de démontrer que, si les taux de fécondation des ovules provenant d’ovaires irradiés, traitées ou non avec le sphingolipide, sont identiques, seuls ceux provenant d’ovaires traités peuvent se dévelop-per normalement jusqu’au stade blas-tocyste. Les mêmes résultats ont été obtenus par fécondation naturelle : en effet, en l’absence de traitement, 54% des souris irradiées avec une dose de 10 cGy sont stériles, tandis que toutes les souris traitées par la sphingosine 1-phosphate sont fer-tiles. De plus, leur progéniture se développe normalement.
La démonstration de l’implication directe de la voie d’hydrolyse de la sphingomyéline dans la cascade moléculaire conduisant à la mort des ovocytes nous a permis de caractéri-ser un métabolite du céramide, la sphingosine 1-phosphate qui se com-porte comme un inhibiteur spéci-fique de l’apoptose ovocytaire provo-quée par la radiothérapie. Quoique très prometteurs, ces résultats ont été obtenus sur un modèle murin. Ils devront donc être confirmés en utili-sant des tissus ovariens humains avant d’envisager toute utilisation de la sphingosine 1-phosphate dans la prévention de la stérilité féminine post-thérapeutique.
1. Gosden RG, Faddy MJ. Biological bases of pre-mature ovarian failure. Reprod Fertil Dev 1998 ; 10 : 73-8.
2. Casper RF, Jurisicova A. Protecting the female germ line from cancer therapy. Nat Med 2000 ; 6 : 1100-1.
3. Perez GI, Robles R, Knudson CM, Flaws JA, Korsmeyer SJ, Tilly JL. Prolongation of ovarian lifespan into advanced chronological age by Bax-deficiency. Nat Genet 1999 ; 21 : 200-3.
4. Bergeron L, Perez GI, Macdonald G, et al. Defects in regulation of apoptosis in caspase-2-deficient mice. Genes Dev 1998 ; 12 : 1304-14. 5. Mathias S, Pena LA, Kolesnick RN. Signal trans-duction of stress via ceramide. Biochem J 1998 ; 335 : 465-80.
6. Morita Y, Perez GI, Paris F, et al. Oocyte apop-tosis is suppressed by disruption of the acid sphin-gomyelinase gene or by sphingosine-1-phosphate therapy. Nat Med 2000 ; 6 : 1109-14.
7. Spiegel S. Sphingosine-1-phosphate : a proto-type of a new class of second messengers. J Leukoc
Biol1999 ; 65 : 341-4.
Remerciements
Nous remercions Jean-François Chatal, Michel Chérel et Isabelle Brisson pour la relecture de ce manuscrit.
François Paris Richard Kolesnick
Laboratory of Signal Transduction, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, New York 10021, États-Unis. Gloria Perez
Yutaka Morita Jonathan Tilly
Vincent Center for Reproductive Biology, Department of Obstetrics and Gynecology, Massachusetts General Hospital/Har-vard Medical School, Boston, Massachu-setts 02114, États-Unis.
Zvi Fuks
